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Schreibweise
Gibbs-Potential
Das Wort vorlesen lassen:Erklärung für Gibbs-Potential
Die Gibbs-Energie (auch freie Enthalpie), benannt nach Josiah Willard Gibbs, ist eine extensive thermodynamische Zustandsgröße mit der Dimension Energie und der SI-Einheit Joule. Ihr Symbol ist
G
{\displaystyle G}
und ihre natürlichen Variablen sind die Temperatur
T
{\displaystyle T}
, der Druck
p
{\displaystyle p}
und die Teilchenzahlen
N
i
{\displaystyle N_{i}}
der im betrachteten thermodynamischen System vorhandenen Stoffe
i
{\displaystyle i}
. Die Gibbs-Energie ist ein thermodynamisches Potential: laufen chemische Reaktionen oder andere thermodynamische Prozesse bei konstantem Druck und konstanter Temperatur ab, wird die Gibbs-Energie im vom betrachteten thermodynamischen System erreichbaren thermodynamischen Gleichgewicht minimal.
Die Gibbs-Energie eines Systems ergibt sich aus dessen Enthalpie
H
{\displaystyle H}
durch eine Legendre-Transformation bezüglich der Entropie, indem die Enthalpie um das Produkt aus der absoluten Temperatur
T
{\displaystyle T}
und der Entropie
S
{\displaystyle S}
verringert wird. Der so erhaltene Zusammenhang ist als Gibbs-Helmholtz-Gleichung bekannt:
G
(
T
,
p
,
{
N
i
}
)
=
H
(
S
,
p
,
{
N
i
}
)
−
T
S
{\displaystyle G(T,p,\{N_{i}\})=H(S,p,\{N_{i}\})-T\,S}
.
Mit
V
{\displaystyle V}
als dem Volumen des betrachteten Systems wird dessen innere Energie
U
{\displaystyle U}
gleich
H
−
p
V
{\displaystyle H-pV}
. Man erhält entsprechend:
G
(
T
,
p
,
{
N
i
}
)
=
U
(
S
,
V
,
{
N
i
}
)
+
p
V
−
T
S
{\displaystyle G(T,p,\{N_{i}\})=U(S,V,\{N_{i}\})+p\,V-T\,S}
.
Die molare Gibbs-Energie (Einheit: J/mol) ist die auf die Stoffmenge
n
{\displaystyle n}
bezogene Gibbs-Energie:
G
m
=
G
n
{\displaystyle G_{\text{m}}={\frac {G}{n}}}
.
Die spezifische Gibbs-Energie (Einheit: J/kg) ist die auf die Masse
m
{\displaystyle m}
bezogene Gibbs-Energie:
g
=
G
m
{\displaystyle g={\frac {G}{m}}}
.
Die molare und die spezifische Gibbs-Energie sind intensive Größen: Haben zwei identische Teilsysteme die gleiche molare oder spezifische Gibbs-Energie, dann hat auch das aus ihnen gebildete Gesamtsystem diese molare bzw. spezifische Gibbs-Energie.
Quelle: wikipedia.org
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